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LW1DSE > TECH 05.09.17 15:58l 150 Lines 9017 Bytes #999 (0) @ WW
BID : 137-LW1DSE
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Subj: Fuentes Conmutadas #11 [CP437]
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ÉÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍ»
º FUENTES DE ALIMENTACION CONMUTADAS º
º Por Osvaldo LW1DSE º
ÈÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍͼ
Es el turno ahora de una de las m s comunes de las topolog¡as, no
obstante, una de las menos usadas en la pr ctica, pues adolece de un gran
defecto. Se trata de la topolog¡a conocida como `Push Pull'. Para aquellos
aficionados, que como yo, nos iniciamos con v lvulas, ver n que tiene una gran
similitud con los "vibradores" utilizados para transformar una corriente
cont¡nua de valor bajo (6 o 12V) en una m s elevada para operar radios a
v lvulas a partir de acumuladores de plomo- cido. Los contactos mec nicos son
sustitu¡dos por MOSFET y diodos, pero la idea es similar.
T1 D1 L1
ÍÍÍÍÍÍÍ
ÚÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ¿ºÚÄÄ´>ÃÄÄÂÄÄÄÛÛÛÛÛÄÄÄÄÄÄÂÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ¿
³ ø ÛºÛ ø ³ ³ ³
³ n1 ÛºÛ n2 ³ ³ ³
³ ÛºÛ ³ ³ ³
oÄÄÄÂÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ(ÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ´ºÃÄÄÄÄÄÄÄ)ÄÄÄÄ¿ ³ ³
+ ³ ³ ø ÛºÛ ø ³ ³ ³ ³
³ ³ n1 ÛºÛ n2 ³ ³ ³ ³
³ ³ ÛºÛ ³ ³ ³ ³
³+ ³ ³ºÀÄÄ´>ÃÄÄÙ ³ +³Co ± Rc
Ei ÄÁÄ ³ÄÄÙ ³ÄÄÙ D2 ³ ÄÁÄ ±
ÄÂÄ oÄÄÄÄ´<Ä¿ oÄÄÄÄ´<Ä¿ ³ ÄÂÄ Eo ±
³ ³ÄÄ´ ³ÄÄ´ ³ -³ ³
- ³ oÄÄÄÄÄÄÄ´ oÄÄÄÄÄÄÄ´ ³ ³ ³
oÄÄÄÅÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÁÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÙ ÀÄÄÄÄÄÄÄÄÄÅÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÙ
³ ³
ÄÁÄ MF1 MF2 ÄÁÄ
/// GND1 \\\ GND 2
Figura 1: Push Pull
Se puede apreciar que resulta familiar. Los MOSFET MF1 y MF2 reempla-
zan a los contactos del circuito primario, y los diodos D1 y D2 a los del
rectificador sincr¢nico. Al igual que en el vibrador, las se¤ales de PWM que
exitan a los MOSFET no son complementarias. Es decir no son negadas en termi-
nolog¡a de t‚cnicas digitales. Est n si, invertidas en fase, pero existe un
per¡odo de un 10% distribuido en 2 tramos de 5% cada uno en que ninguno de los
MOSFET conduce. Para ser una se¤al negada propiamente dicha, cuando est una
de ellas en "on", la otra debe estar en "off". Ac , hay un tiempo que al se lo
denomina "dead time" o tiempo muerto en que ninguna se¤al est en "on". Al
igual que en el vibrador, es el per¡odo en que la lengüeta est llendo de un
contacto fijo a otro. La raz¢n para ese dead time, es que dado que el MOSFET
que est‚ conduciendo y tiene que salir de la conducci¢n necesita de un tiempo
finito para dejar de conducir. Si uno de ellos no sali¢ por completo de la
conducci¢n, y encendemos el otro, se produce un fen¢meno conocido como "cross
conduction" o conducci¢n cruzada que impone un cortocircuito en los extremos
del primario del tranformador con consecuecias fatales: ambos extremos a masa
v¡a los MOSFET's.
El circuito trabaja de una manera muy simple. Cuando un MOSFET conduce,
lo hace simult namente el diodo hom¢nimo. Entonces, al igual que en la topo_
log¡a forward, se tranfiere energ¡a al secundario sin acumulaci¢n deliberada
en eltransformador. Para ello, se utiliza el inductor L1 que desempe¤ar la
misma funci¢n que ya conocemos. Vemos como caracter¡stica particular, que no
se utiliza diodo freewheeling, pues el diodo que est inactivo en cada per¡odo
haces la veces de ‚ste, v‚ase la figura 2.
ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿<---- MF1 on
Gate ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³
MF1 ------------------------------------------------------------
ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ ÚÄ <- MF2 on
Gate ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³
MF2 ------------------------------------------------------------
+ ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿<-Ei ÚÄÄÄ¿ <--- MF1 on
³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³
Entrada --ÀÄ¿---ÚÄÙ---ÀÄ¿---ÚÄÙ---ÀÄ¿---ÚÄÙ---ÀÄ¿---ÚÄÙ---ÀÄ¿----- 0v
de T1 ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³
- ÀÄÄÄÙ ÀÄÄÄÙ ÀÄÄÄÙ ÀÄÄÄÙ<-(-Ei)À <- MF2 on
Dead Time
² D1 on ± D2 on / \
ÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ ÚÄ Ei * n2/n1
³ ³±±±³ ³²²²³ ³±±±³ ³²²²³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³
Entrada ³ ³±±±³ ³²²²³ ³±±±³ ³²²²³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³
de "L" ³ ³±±±³ ³²²²³ ³±±±³ ³²²²³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³
---ÀÄÙ---ÀÄÙ---ÀÄÙ---ÀÄÙ---ÀÄÙ---ÀÄÙ---ÀÄÙ---ÀÄÙ---ÀÄÙ---- 0V ³<--- T --->³ 0V
³<--- T --->
^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ <- Imax
Corriente . / . / . / . / . / . / . / . / .
en L1 / / / / / / / /
./ ./ ./ ./ ./ ./ ./ ./ ./ <- Imin
---------------------------------------------------------- 0A.
Figura 2: Formas de onda te¢ricas en un Push Pull.
Llegan al inductor, dos pulsos de tensi¢n por ciclo de la frecuencia
de trabajo de la fuente; y como el n£cleo est exitado en semiciclos opuestos
en direcciones opuestas del lazo de hist‚resis, no es necesario descargar el
n£cleo, pudiendo pasar a igualdad de otros factores, mucha m s potencia que el
convertidor forward ya visto. Al igual que en ‚ste, los pulsos de tensi¢n son
multiplicados por la relaci¢n de vueltas del transformador, a la inversa para
la corriente.
Esto es de mucho inter‚s, pero esta topolog¡a tiene un severo defecto
que la relega del uso masivo. Si bien los MOSFET son iguales, los bobinados
son iguales, los diodos son iguales, puede pasar que por ineficiencias y
diferencias entre ellos; que una de las ramas del transformador no resulte de
manera efectiva exactamente igual gobernada que la otra. Esto hace que a lo
largo de unos cuantos ciclos, esta remanente no compensada entre hemiciclos,
vaya desplazando al lazo de hist‚resis en una direcci¢n, saturando al n£cleo
del transformador, tras lo cual la fuente colapsa. Reparala, implica reemplazar
los semiconductores de potencia, as¡ se soluciona el problema moment neamente
hasta que nuevamente se de la condici¢n antedicha.
Una soluci¢n al problema, aunque costosa, es utilizar un integrado de
PWM al cual se le hagan llegar sensados de corriente independientes para cada
MOSFET, y de esa manera, cancelar ese desbalance. Empero, no son muy comunes
los IC de PWM que poseen esas entradas independientes. De manera que hacerlo,
implica realizar un integrado a medida o una circuiter¡a bastante complicada,
sin incurrir en un problema mayor que el que hay que solucionar.
En aquellas implementaciones donde los costos no son demasiado cr¡-
ticos, este tipo de circuitos pueden entregar varias decenas de kilowatts, a
lo cual ayuda la facilidad que se tiene para su exitaci¢n, pues ambos MOSFET's
tienen un retorno com£n a ambos, y a su vez a la masa de la fuente. Para ello,
se dise¤an integrados de PWM a la medida del proyecto, lo cual, si ha de ser
para producirlo en peque¤as escalas, resulta bastante costoso.
ÉÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍ»
º Redacci¢n y dibujos en ASCII por LW1DSE Osvaldo F. Zappacosta. º
º Barrio Garay, Almirante Brown (1846), Buenos Aires, Argentina. º
º Realizado con Editor de Texto de MSDOS 7.10's (edit.com) en mi AMD's 80486.º
º 26 de mayo de 2012. º
º Revisado y actualizado 28 de agosto de 2017. º
ÈÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍͼ
Fin del cap¡tulo #11.
ÉÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍ»
º Osvaldo F. Zappacosta. Barrio Garay (GF05tg) Alte. Brown, Bs As, Argentina.º
º Mother UMC æPC:AMD486@120MHz 32MbRAM HD SCSI 8.4Gb MSDOS 7.10 TSTHOST1.43C º
º 6 celdas 2V 150AH. 18 paneles solares 10W. º
º lw1dse@yahoo.com ; lw1dse@gmail.com º
ÈÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍͼ
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